Titanio: protagonista tecnologico e pioniere applicativo della rivoluzione prestazionale dell'acciaio

L'acciaio e il titanio sono metalli comunemente utilizzati nella produzione grazie alla loro eccellente resistenza, durezza e altre proprietà fisiche e meccaniche.
L'acciaio è una lega di ferro e carbonio, con un contenuto di carbonio compreso tra 0,2% e 2,1% in peso. Sebbene ferro e carbonio siano i costituenti principali, possono essere presenti piccole quantità di altri elementi come manganese, silicio e fosforo. Esistono diversi tipi di acciaio, classificati in base al contenuto di carbonio, agli elementi di lega e ai processi di trattamento termico. Questi includono acciaio dolce, acciaio inossidabile e acciaio bassolegato ad alta resistenza. L'acciaio è noto per la sua resistenza, durata e versatilità, che lo rendono adatto a un'ampia gamma di applicazioni. I suoi usi coprono tutto, dall'edilizia e dalle automobili agli strumenti e alle posate.
Il titanio è un elemento chimico con il simbolo Ti numero atomico 22. è un metallo di transizione brillante con un colore argentato, bassa densità e alta resistenza. Sebbene sia resistente come l'acciaio, è significativamente meno denso, il che lo rende il metallo preferito per le applicazioni in cui il rapporto resistenza/peso è fondamentale.

Allo stato non legato, il titanio è resistente quanto alcuni acciai ma meno denso. Se legato con altri elementi come alluminio e vanadio, può essere notevolmente rafforzato. I due usi principali del titanio sono l'aerospaziale (aerei, veicoli spaziali e missili) e le applicazioni industriali perché è leggero, resistente e resistente alla corrosione anche alle alte temperature.
I. Influenza del titanio sulla microstruttura e sul trattamento termico dell'acciaio
① Il titanio e l'azoto, l'ossigeno e il carbonio hanno un'affinità molto forte, sono un buon agente disossidante e degasante e fissano gli elementi efficaci di azoto e carbonio.
② La combinazione di composti di titanio e carbonio (TiC) è estremamente forte, elevata stabilità, solo riscaldata a più di 1000 gradi si dissolve lentamente nella soluzione solida di ferro, le particelle di TiC devono impedire la crescita del grano dell'acciaio e l'ingrossamento del ruolo.
(iii) Il titanio è uno degli elementi forti che formano ferrite, quindi la regione della fase austenitica è ristretta. Titanio in soluzione solida per migliorare la temprabilità dell'acciaio, mentre la presenza di particelle di TiC per ridurre la temprabilità dell'acciaio.
④ Quando il contenuto di titanio raggiunge un certo valore, può verificarsi un indurimento per precipitazione a causa della precipitazione diffusa di TiFe2.
In secondo luogo, l’influenza del titanio sulle proprietà meccaniche dell’acciaio
① Quando il titanio esiste in soluzione solida nella ferrite, il suo effetto rinforzante è superiore a quello di alluminio, manganese, nichel, molibdeno, ecc., seguito da berillio, fosforo, rame, silicio.
② L'effetto del titanio sulle proprietà meccaniche dell'acciaio dipende dalla forma in cui esiste, dal rapporto tra il contenuto di Ti e C e dal metodo di trattamento termico. La frazione di massa di titanio compresa tra {{0}}, dallo 0,03% allo 0,1% del limite di snervamento può essere migliorata, ma quando il rapporto tra il contenuto di Ti e C è superiore a 4, la sua resistenza e tenacità diminuiscono drasticamente.
(iii) Il titanio migliora la resistenza nel tempo e la resistenza al creep.
(iv) Il titanio ha un effetto migliorativo sulla tenacità dell'acciaio, in particolare sulla resilienza a bassa temperatura.
In terzo luogo, il titanio influisce sulle proprietà fisiche, chimiche e di processo dell'acciaio
①Migliorare la stabilità dell'acciaio alle alte temperature, all'alta pressione e all'idrogeno.
② il titanio può migliorare la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile resistente agli acidi, in particolare la resistenza alla corrosione intergranulare.
③ Nell'acciaio a basso tenore di carbonio, quando il rapporto tra contenuto di Ti e C raggiunge più di 4,5, ha una buona resistenza alla tensocorrosione e all'infragilimento da alcali perché ossigeno, azoto e carbonio sono tutti fissi.
(iv) L'aggiunta di titanio all'acciaio con una frazione di massa di cromo del 4%-6% migliora la resistenza all'ossidazione dell'acciaio alle alte temperature.
⑤ L'aggiunta di titanio all'acciaio può favorire la formazione di uno strato di nitrurazione e la durezza superficiale richiesta può essere ottenuta più rapidamente. Gli acciai contenenti titanio sono chiamati "acciai da nitrurazione rapida" e possono essere utilizzati per produrre viti ad alta precisione.
⑥Migliorare la saldabilità dell'acciaio al manganese a basso tenore di carbonio e del sodio inossidabile ad alta lega.
Applicazione del titanio nell'acciaio
①La frazione di massa del titanio superiore a 0,025% può essere considerata un elemento di lega.
② titanio come elemento di lega in acciaio ordinario bassolegato, acciaio strutturale legato, acciaio per utensili legato, acciaio per utensili ad alta velocità, acciaio inossidabile, acciaio resistente agli acidi, acciaio non spellato resistente al calore, leghe a magneti permanenti e acciaio fuso sono ampiamente utilizzati.
③Il titanio è stato utilizzato come una varietà di materiali avanzati, diventati un importante materiale strategico, l'uso di oltre la metà dell'industria aerospaziale, come i veicoli spaziali dell'aviazione, i macchinari elettrici.